(57)【要約】      （修正有）【課題】層間絶縁膜に含まれる酸素と水分による発光素子の劣化を防止する。【解決手段】絶縁表面上に形成されたＴＦＴ上に、有機樹脂材料から成る層間絶縁膜が形成され、当該層間絶縁膜上に、一対の電極間に有機化合物から成る発光層が形成された発光素子が設けられ、前記層間絶縁膜と前記発光素子との間に、珪素と窒素とを主成分とする無機絶縁膜、或いはＳＰ3結合を有し水素を含有する炭素膜が形成された発光装置を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に発光層を有する発光素子と、
前記発光素子の下方に設けられた珪素及び窒素を主成分の一つとする無機絶縁膜と、を有し、
前記無機絶縁膜は、前記珪素の含有比率が２５．０ａｔｏｍｉｃ％以上４０．０ａｔｏｍｉｃ％以下であり、前記窒素の含有比率が３５．０ａｔｏｍｉｃ％以上６５．０ａｔｏｍｉｃ％以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
一対の電極間に発光層を有する発光素子と、
前記発光素子の下方に設けられた珪素及び窒素を主成分の一つとする無機絶縁膜と、を有し、
前記発光素子は可動イオンを含み、
前記無機絶縁膜は、前記珪素の含有比率が２５．０ａｔｏｍｉｃ％以上４０．０ａｔｏｍｉｃ％以下であり、前記窒素の含有比率が３５．０ａｔｏｍｉｃ％以上６５．０ａｔｏｍｉｃ％以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
一対の電極間に発光層を有する発光素子と、
前記発光素子の下方に設けられた珪素及び窒素を主成分の一つとする無機絶縁膜と、を有し、
前記無機絶縁膜はアルゴンを含み、前記珪素の含有比率が２５．０ａｔｏｍｉｃ％以上４０．０ａｔｏｍｉｃ％以下であり、前記窒素の含有比率が３５．０ａｔｏｍｉｃ％以上６５．０ａｔｏｍｉｃ％以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
一対の電極間に発光層を有する発光素子と、
前記発光素子の下方に設けられた珪素及び窒素を主成分の一つとする無機絶縁膜と、を有し、
前記発光素子は可動イオンを含み、
前記無機絶縁膜はアルゴンを含み、前記珪素の含有比率が２５．０ａｔｏｍｉｃ％以上４０．０ａｔｏｍｉｃ％以下であり、前記窒素の含有比率が３５．０ａｔｏｍｉｃ％以上６５．０ａｔｏｍｉｃ％以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
一対の電極間に発光層を有する発光素子と、
前記発光素子の下方に設けられた珪素及び窒素を主成分の一つとする無機絶縁膜と、
前記無機絶縁膜の下方に設けられた層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜の下方に設けられ、前記発光素子と電気的に接続した薄膜トランジスタと、を有し、
前記無機絶縁膜は、前記珪素の含有比率が２５．０ａｔｏｍｉｃ％以上４０．０ａｔｏｍｉｃ％以下であり、前記窒素の含有比率が３５．０ａｔｏｍｉｃ％以上６５．０ａｔｏｍｉｃ％以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
一対の電極間に発光層を有する発光素子と、
前記発光素子の下方に設けられた珪素及び窒素を主成分の一つとする無機絶縁膜と、
前記無機絶縁膜の下方に設けられた層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜の下方に設けられたパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜の下方に設けられ、前記発光素子と電気的に接続した薄膜トランジスタと、を有し、
前記無機絶縁膜は、前記珪素の含有比率が２５．０ａｔｏｍｉｃ％以上４０．０ａｔｏｍｉｃ％以下であり、前記窒素の含有比率が３５．０ａｔｏｍｉｃ％以上６５．０ａｔｏｍｉｃ％以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記パッシベーション膜は、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、又は窒化珪素膜であることを特徴とする発光装置。
【請求項８】
請求項５乃至請求項７のいずれか一において、
前記層間絶縁膜は有機樹脂からなる膜であることを特徴とする発光装置。
【請求項９】
請求項５乃至請求項７のいずれか一において、
前記層間絶縁膜はシロキサンを有する膜であることを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
請求項５乃至請求項７のいずれか一において、
前記層間絶縁膜は誘電率が３．８よりも小さい膜であることを特徴とする発光装置。
【請求項１１】
請求項５乃至請求項７のいずれか一において、
前記珪素及び窒素を主成分の一つとする無機絶縁膜がアルゴンを含むことを特徴とする発光装置。
【請求項１２】
請求項５乃至請求項１１のいずれか一において、
前記発光素子は可動イオンを含むことを特徴とする発光装置。
【請求項１３】
請求項２、請求項４乃至請求項１２のいずれか一において、
前記可動イオンはリチウムであることを特徴とする発光装置。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一において、
前記発光素子は周期表の１族又は２族に属する元素を含むことを特徴とする発光装置。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一において、
前記珪素及び窒素を主成分の一つとする無機絶縁膜は、窒化珪素膜、又は窒化酸化珪素膜であることを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は絶縁表面を有する基板上に、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す
）で構成された回路と、一対の電極間に発光層が形成された発光素子を有する発
光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＦＴは透明基板上に形成することができるので、アクティブマトリクス型画
像表示装置への応用開発が積極的に進められてきた。結晶質半導体膜（代表的に
は結晶質珪素膜）を利用したＴＦＴは高移動度が得られるので、同一基板上に機
能回路を集積させて高精細な画像表示を実現することが可能とされている。近年
、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜（厚さ数〜数百nm程度）を用
いてＴＦＴを構成する技術が注目されている。ＴＦＴはＩＣや電気光学装置のよ
うな電子デバイスに広く応用され、特に画像表示装置のスイッチング素子として
開発が急がれている。
【０００３】
このような画像表示装置を利用したアプリケーションは様々なものが期待され
ているが、特に携帯機器への利用が注目されている。なかでも、発光素子は、従
来の液晶ディスプレイに用いられているようなバックライトも必要ない。したが
って、発光素子は極めて薄型軽量に作製できる大きな利点がある。
【０００４】
発光素子は、電界を加えることにより前記発光層そのものが光を放出する自発
光型の素子である。その発光機構は、電極間に発光層を挟んで電圧を印加するこ
とにより、陰極から注入された電子および陽極から注入された正孔が発光層中の
発光中心で再結合して分子励起子を形成し、その分子励起子が基底状態に戻る際
にエネルギーを放出して発光すると言われている。
【０００５】
発光素子を有するアクティブマトリクス型の発光装置は、基板上にＴＦＴが形
成され、ＴＦＴ上には、層間絶縁膜が形成される。なお、層間絶縁膜は、酸化珪
素や窒化珪素といった珪素を含む無機材料、もしくはポリイミド、ポリアミド及
びアクリルといった有機樹脂材料等の有機材料を用いて形成することができる。
【０００６】
発光装置とは、陽極、陰極及びそれらの間に蛍光又は燐光などによる発光が得
られる材料から成る層を挟んだ構造を有する発光素子を設けた装置のことを指し
ていう。なお、ここでいう発光素子は、発光が得られる材料に有機化合物を用い
たものはＯＬＥＤ(Organic Light Emitting Device)ともよばれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
層間絶縁膜により基板表面を平坦化する場合、スピン塗布法による層間絶縁膜
の形成が適している。スピン塗布をする場合、無機材料としては、珪素を主成分
とする溶剤が用いられている。前記珪素を主成分とする溶剤を用いて形成された
層間絶縁膜は、酸素あるいは水を透過させないという特性を持つが、前記特性は
充分高い温度において焼成したとき現れる。また、膜厚を厚くするとクラックが
発生する等の欠点を持つ。
【０００８】
一方、有機材料により形成された層間絶縁膜の特徴としては、酸素を透過し、
水を透過もしくは吸収するものの、１μm以上の厚さで形成でき、下地の凹凸に
影響されずに表面を平坦化できるという利点がある。また、形成時の焼成温度は
３００℃程度であり、有機樹脂からなる基板表面上にも形成できる。
【０００９】
しかしながら、上記層間絶縁膜として適した有機材料は、水蒸気を透過し、水
分を吸収しやすいという特性を持っている。一方、発光層は、低分子系、高分子
系によらず、酸素や水分に極めて弱く、すぐ劣化してしまうという欠点を有して
いる。さらに発光素子の陽極もしくは陰極には、アルカリ金属もしくはアルカリ
土類金属が用いられており、これらは酸素により酸化しやすい。すなわち水分は
発光素子の劣化の要因となり、ダークスポット等の不良の原因となる。
【００１０】
プラズマＣＶＤ法で形成する酸化珪素、酸化窒化珪素等は基板温度を３００℃
以上の基板加熱温度が必要であり、耐熱性のない有機樹脂膜の上に形成するには
適していない。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解決するためのものであり、層間絶縁膜中に含まれる
水分や酸素により発光素子の劣化を防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題点を解決するために本発明は、絶縁表面上に形成されたＴＦＴ上に、
有機材料から成る層間絶縁膜が形成されており、当該層間絶縁膜上に、一対の電
極間に発光層が形成された発光素子が設けられ、前記層間絶縁膜と前記発光素子
との間に、珪素と窒素とを主成分とする無機絶縁膜が形成された発光装置を提供
する。
【００１３】
無機絶縁膜としては、窒化酸化珪素膜、窒化珪素膜が適用され、珪素の含有比
率が２５.０atomic％以上３５.０atomic％以下であり、窒素の含有比率が３５.
０atomic％以上６５.０atomic％以下であることが望ましい。酸化珪素膜では水
分などのブロッキング性が十分でなく、窒化酸化珪素膜又は窒化珪素膜を適用し
て緻密化する必要がある。
【００１４】
無機絶縁膜としては、窒化酸化珪素膜または窒化珪素膜が適用され、珪素の含
有比率が２５.０atomic％以上４０.０atomic％以下であり、窒素の含有比率が３
５.０atomic％以上６０.０atomic％以下であることが望ましい。
【００１５】
また、他の絶縁膜材料として、ＳＰ3結合を有し水素を含有する炭素膜を適用
することもできる。代表的にはダイヤモンドライクカーボン（Diamond Like Car
bon；ＤＬＣ）であり、酸素、水蒸気などのガスバリア性があり、さらに有機材
料から成る層間絶縁膜と密着性良く形成することができる。
【００１６】
さらに、本発明の構成は、薄膜トランジスタ上に有機材料から成る層間絶縁膜
を形成し、層間絶縁膜上にスパッタリング法により珪素の含有比率が２５.０ato
mic％以上３５.０atomic％以下であり、窒素の含有比率が３５.０atomic％以上
６５.０atomic％以下である無機絶縁膜を形成し、無機絶縁膜上に、一対の電極
間に発光層を有する発光素子を形成する発光装置の作製方法を提供する。
【００１７】
本発明の構成は、薄膜トランジスタ上に有機材料から成る層間絶縁膜を形成し
、層間絶縁膜上にスパッタリング法により珪素の含有比率が２５.０atomic％以
上４０.０atomic％以下であり、窒素の含有比率が３５.０atomic％以上６０.０a
tomic％以下である無機絶縁膜を形成し、無機絶縁膜上に、一対の電極間に発光
層を有する発光素子を形成する発光装置の作製方法を提供する。
【００１８】
無機絶縁膜としては、スパッタリング法により、ＳＰ3結合を有し水素を含有
する炭素膜を形成しても良い。
【００１９】
上記発明の構成において、有機材料から成る層間絶縁膜としては熱硬化型又は
光硬化型の有機樹脂材料が適用され、アクリル、ポリイミド、ポリアミド、ポリ
イミドアミド、アラミドなどを適用することができる。
【００２０】
無機絶縁膜を形成する方法は、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、
イオンビームスパッタリング法、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）スパッタリ
ング法、イオン化蒸着法等の気相成膜法を用いて形成する。これらの成膜方法は
、いずれも物理的に原子又は分子を基板上に被着させる方法なので、下地の有機
材料からなる層間絶縁膜と殆ど反応せず、化学的に変質させてしまう恐れがない
。また、室温〜３００℃、好ましくは１５０〜２５０℃の温度範囲であっても緻
密な膜を形成できるという特徴がある。そして、酸素や水分の透過を阻止する特
性を有している。
【００２１】
スパッタリングを用いた成膜の場合、１５０℃〜２５０℃の基板温度において
、光透過率の良好な珪素及び窒素を主成分とする無機絶縁膜を形成できる。この
無機絶縁膜を設けることにより陽極、陰極及び発光材料は、有機材料を用いた層
間絶縁膜からの酸素や水分から遮蔽され、劣化を防止することができる。
【００２２】
なお、前記珪素及び窒素を主成分とする無機絶縁膜は、スパッタリングによる
成膜において、シリコンを主成分とするターゲットを用い、スパッタガスとして
、アルゴン、窒素、酸素、窒素酸化物水素を使用して形成する。前記珪素及び窒
素を主成分のひとつとする膜は、成膜時のガス流量により、窒素と、酸素との組
成比が変わる。本明細書中では、前記組成比において、珪素以外の主成分として
窒素が殆どである膜を、窒化珪素膜と記す。また、前記組成比において、珪素以
外の主成分として酸素、窒素含まれる膜を、酸化窒化珪素膜と記す。
【００２３】
以上の工程では、基板を３００℃以上に加熱することがないため、有機樹脂基
板上にＴＦＴを形成する場合にも同様に適用することができる。
【発明の効果】
【００２４】
こうして有機材料から成る層間絶縁膜上に、無機絶縁膜又は炭素膜を形成する
ことにより、当該層間絶縁膜側からの酸素、水分が発光素子側へ侵入することを
防ぐことができ、発光素子の劣化を防止することができる。また、発光素子から
の可動イオンがＴＦＴ側へ拡散することも防ぐことができ、ＴＦＴの閾値の変動
を抑制することが可能となる。これらにより、発光装置におけるダークスポット
の発生や輝度の低下を抑えることが可能となり、また、ＴＦＴの信頼性を高める
ことができる。有機樹脂基板に、上記ダークスポットが少なく、且つ劣化の少な
い、発光装置を作成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
『実施の形態１』
本発明は、絶縁基板の表面にＴＦＴを形成し、その上に有機材料からなる層間
絶縁膜を形成し、その膜に接してスパッタリング法により、窒化珪素膜及び酸化
窒化珪素膜などの無機絶縁膜、若しくは炭素膜を形成する工程を経て発光装置を
完成するものである。『実施の形態１』に、無機絶縁膜に酸化窒化珪素膜又は窒
化珪素膜を用いた例を示す。
【００２６】
有機材料からなる層間絶縁膜は塗布法により形成する。有機材料からなる層間
絶縁膜には、熱硬化型又は光硬化型の有機樹脂材料が適用され、アクリル、ポリ
イミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アラミドなどを適用する。その他に、
誘電率が３．８よりも小さい低誘電率膜として、フッ素添加の酸化珪素膜や、有
機ＳＯＧ（Spin on Glass）、ＨＳＱ（無機水素化シロキ酸）、ＨＯＳＰ（有機
シロキ酸系ポリマー）、多孔質ＳＯＧなどを適用することもできる。
【００２７】
その上に形成する無機絶縁膜はスパッタリング法による形成条件として、珪素
を主成分とするターゲットとして珪素もしくは窒化珪素、若しくは酸化窒化珪素
からなるターゲットを用いる。以下は、窒化珪素膜及び酸化窒化珪素膜の形成方
法を検討した結果について以下に示す。
【００２８】
スパッタリング法により、前記窒化珪素膜及び酸化窒化珪素膜をそれぞれガラ
ス基板上に１００nmの膜厚で成膜し、透過率を測定した。この透過率特性結果を
図１にそれぞれ番号（１）、（２）に示す。図１には、プラズマＣＶＤ法による
膜厚１００nmの酸化窒化珪素膜の透過率特性（３）、及びガラスの透過率特性（
４）も示してある。図１によれば酸化窒化珪素膜の方が、可視光範囲にわたって
光の透過率が良い。透過率を向上するためには成膜時に膜中に酸素を添加するこ
とが有効である。
【００２９】
但し、膜中酸素量と透過率とを相関づけることは難しかった。表１にはプラズ
マＣＶＤ法と、スパッタリング法とのそれぞれの方法で酸化窒化珪素膜及び窒化
珪素膜を成膜し、組成を比較した結果を示す。
【００３０】
【表１】
2006012856.tif 000002
【００３１】
表１の酸化窒化珪素膜は、ターゲットに珪素を用い、成膜ガス及び流量を、Ｎ
2：Ｈ2：Ｎ2Ｏ＝３１：５：４sccmとした。また、成膜ガス圧力は０．４Pa、成
膜電力はRF電源で、半径１２inchの円型ターゲットを用いて３kWとした。前記成
膜ガス及び流量についてＮ2Ｏ＝４sccmとしたが、Ｎ2Ｏの代わりに酸素を流す、
あるいは各成膜ガスの流量比を変えることにより膜質を変えることができる。
一方、表１の窒化珪素膜は、ターゲットに珪素を用い、成膜ガス及び流量を、
Ｎ2：Ａｒ＝２０：２０sccmとした。また、成膜ガス圧力は０．４Pa、成膜電力
はRF電源で、半径６inchの円型ターゲットを用いて０．８kWとした。
表１より、組成比が異なっていても、同じ透過率が得られている。一方、窒化
珪素膜の酸素や水分をブロッキングする特性は、酸化珪素膜より優れることから
、前記珪素及び窒素を主成分の一つとする絶縁膜において窒化の組成比が多いこ
とが望ましい場合もある。
【００３２】
上記の珪素及び窒素を主成分のひとつとする膜中の酸素含有量が、透過率特性
と酸素や水分をブロッキングする特性とを左右すると思われる。そこで、有機樹
脂膜上に珪素及び窒素を主成分とする膜をスパッタリング法で成膜することとし
、膜中の組成比を素子の構造に合わせて決めるものである。但し、表１より珪素
の組成については、２５.０atomic％〜３５atomic％であり、窒素の組成につい
ては、３５．０atomic％〜６５．０atomic％が適していることが確認された。
【００３３】
上記酸化窒化珪素膜の成膜は、膜厚において１００nm程度で形成している。タ
ーゲットは珪素を用い、成膜ガス及び流量は、Ｎ2：Ｈ2：Ｎ2Ｏ＝３１：５：４s
ccmとした。また、成膜ガス圧力は０．４Pa、成膜電力はRF電源で、半径１２inc
hの円型ターゲットを用いて３kWとした。
【００３４】
光透過率の良好な珪素及び窒素を主成分とする膜（酸化窒化珪素膜又は窒化珪
素膜）を層間絶縁膜上に形成することにより、陽極、陰極及び発光材料は、有機
材料を用いた層間絶縁膜からの酸素や水分から遮蔽され、劣化を防止することが
できる。
【００３５】
『実施の形態２』  
実施の形態１と異なった成膜条件で成膜した窒化珪素膜を無機絶縁膜に用いた
例を示す。
【００３６】
実施の形態１と同様の工程により、絶縁基板の表面にＴＦＴを形成し、その上
に有機材料からなる層間絶縁膜を形成した後、窒化珪素膜を形成する。
【００３７】
窒化珪素膜はスパッタリング法によって成膜し、このときの成膜条件は、  タ
ーゲットには珪素を用い、成膜ガス及び流量は、Ｎ2：Ａｒ＝２０：０sccmとし
た。このとき、基板の温度を一定にする為、加熱したＡｒを２０ｓｃｃｍ基板表
面に流している。また、成膜ガス圧力は０．８Pa、成膜電力はＲＦ電源で、半径
１２ｉｎｃｈの円型ターゲットを用いて３kWとする。
【００３８】
このときの、窒化珪素膜の組成比を表２に示す。表２より珪素の組成について
は、２５.０atomic％〜４０atomic％であり、窒素の組成については、３５．０a
tomic％〜６０．０atomic％が適していることが確認された。  
【００３９】
【表２】
2006012856.tif 000003
【００４０】
以下に、窒化珪素膜の効果を説明する。
図１１に示す封止サンプルを用いて、前記窒化珪素膜のガスバリア特性を測定
した。測定には、封止缶とポリカーボネート（以下、ＰＣと示す。）フィルムと
を封止剤を用いて封止したサンプルＡ（図１１（Ａ））と、封止缶と窒化珪素膜
を成膜したＰＣフィルムとを封止剤を用いて封止したサンプルＢ（図１１（Ｂ）
）を用いた。なお、サンプルＡ及びサンプルＢの内部には、乾燥剤であるＣａＯ
を設置している。これらを、大気圧、室温条件で放置したときのサンプルの重量
変化を測定した。この結果を、図１２に示す。
【００４１】
ＰＣのみを用いたサンプルＡ（図１１（Ａ））は、時間と共に重量が増加して
いるが、窒化珪素を成膜したＰＣを用いたサンプルＢ（図１１（Ｂ））は、重量
変化が少ないことから、ＰＣを透過した水蒸気、またはＰＣに吸収された水分の
拡散を窒化珪素膜がブロッキングしていることが分かる。このことから、ＴＦＴ
上に形成された有機材料からなる層間膜上に本発明の窒化珪素膜を形成すること
により、有機材料を透過した水蒸気、または有機樹脂に吸収された水分が、窒化
珪素膜を介して形成された発光層へ拡散することを抑制することができる。同様
の効果は、珪素の含有比率が２５.０atomic％以上３５.０atomic％以下であり、
窒素の含有比率が３５.０atomic％以上６５.０atomic％以下の酸化窒化珪素膜に
もみられる。
【００４２】
さらに、窒化珪素膜はＬｉ等の可動イオンのブロッキング効果も有する。図１
３はＴＦＴのＭＯＳ−ＣＶ特性を測定した結果である。図１３（Ａ）は、シリコ
ン上に熱酸化法によって酸化珪素膜を形成し、その上にスパッタ法によって窒化
珪素膜を形成したのち、この素子を酢酸リチウム溶液に浸して窒化珪素膜表面に
Ｌｉを有する膜を形成した後、Ａｌ膜を成膜した素子のＭＯＳ−ＣＶ特性を示す
。
一方、（図１３Ｂ）は、シリコン上に熱酸化法によって酸化珪素膜を形成した
のち、酢酸リチウム溶液に浸して酸化珪素膜表面にＬｉを有する膜を形成した後
、Ａｌ膜を成膜した素子のＭＯＳ−ＣＶ特性を示す。
【００４３】
ＭＯＳ−ＣＶ特性の測定は、評価対象となるＴＦＴに１．７ＭＶの電圧印加と
１５０℃の加熱とを同時に１時間加える＋ＢＴ試験と、−１．７ＭＶの電圧印加
と１５０℃の加熱とを同時に１時間加える−ＢＴ試験を行った。図１３（Ｂ）で
は、−ＢＴ試験時には初期時の電圧−容量曲線よりもプラスの電圧側に、＋ＢＴ
試験時には初期時の電圧−容量曲線よりもマイナスの電圧側にシフトしているこ
とから、酸化珪素膜中のＬｉがＢＴ試験によってシリコン表面とＡｌの間を移動
していることが分かる。一方、図１３（Ａ）では、＋ＢＴ時試験の電圧−容量曲
線が、初期時の電圧−容量曲線とほぼ変化していないことから、シリコン表面と
Ａｌの間をＬｉが移動していないことがわかり、窒化珪素膜がＬｉの酸化珪素膜
中の移動を妨げていることが分かる。このことから、ＴＦＴ上の有機材料上に本
発明の窒化珪素膜を形成したＥＬ素子は、ＥＬ素子の陰極材料に用いられるＬｉ
等の可動イオンがＴＦＴ側へ拡散及び移動することを抑制することが可能で、Ｔ
ＦＴの閾値が変動しＴＦＴの特性が不安定になることを抑制することが可能とな
る。同様の効果は、珪素の含有比率が２５.０atomic％以上３５.０atomic％以下
であり、窒素の含有比率が３５.０atomic％以上６５.０atomic％以下の酸化窒化
珪素膜にもみられる。
【００４４】
『実施の形態３』  
ここでは、絶縁基板の表面にＴＦＴを形成し、その上に有機材料からなる層間
絶縁膜を形成し、その膜に接してスパッタリング法により、炭素膜を用いた例を
示す。
【００４５】
ここで用いる炭素膜は、その代表例としてＤＬＣ膜が適用される。ＤＬＣ膜は
短距離秩序的には炭素間の結合として、ＳＰ3結合をもっているが、マクロ的に
はアモルファス状の構造となっている。ＤＬＣ膜の組成は炭素が９５〜７０atom
ic％、水素が５〜３０atomic％であり、非常に硬く絶縁性に優れている。このよ
うなＤＬＣ膜は、水蒸気や酸素などのガス透過率が低いという特徴があるため、
酸素や水蒸気に対するブロッキング性を高めることができる。その場合のＤＬＣ
膜の厚さは５〜５００nmで形成する。また、微少硬度計による測定で、１５〜２
５GPaの硬度を有することが知られている。
【００４６】
さらに、ＴＦＴと有機材料から成る層間絶縁膜が形成された基板を加熱しなく
ても、密着性良くＤＬＣ膜を形成することができる。スパッタリング法において
もイオン衝撃をある程度利用して緻密で硬質な膜を形成できる。
【００４７】
『実施の形態１』から『実施の形態３』に記載された方法により、有機材料か
ら成る層間絶縁膜上に、無機絶縁膜又は炭素膜を形成することにより、当該層間
絶縁膜側からの酸素、水分が発光素子側へ侵入することを防ぐことができ、発光
素子の劣化を防止することができる。また、発光素子からの可動イオンがＴＦＴ
側へ拡散することも防ぐことができ、ＴＦＴの閾値の変動を抑制することが可能
となる。これらにより、発光装置におけるダークスポットの発生や輝度の低下を
抑えることが可能となり、また、発光装置に用いるＴＦＴの信頼性を高めること
ができる。
【００４８】
以下に示す実施例では、上記有機材料からなる層間絶縁膜にアクリルを使用し
、前記無機絶縁膜に酸化窒化珪素膜又は窒化珪素膜を使用した積層構造をＴＦＴ
プロセスに用いた例を示す。
【実施例１】
【００４９】
以下に示す実施例により詳細な説明を行う。ここでは、発光装置に用いるＴＦ
Ｔ基板を形成する一例を示す。
【００５０】
図２（Ａ）において、基板４０１にはガラス基板もしくは石英基板を用いる。
ガラス基板を用いる場合、基板表面に、基板からの不純物拡散を防ぐために、絶
縁膜から成る下地膜４０２を形成する。
【００５１】
次に、２５〜８０nm（好ましくは３０〜６０nm）の厚さで非晶質構造を有する
半導体層４０３を、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法などの公知の方法で形
成し、結晶化の工程を行い非晶質半導体層から結晶質半導体層を作製する。
【００５２】
結晶化の方法としてレーザーアニール法や熱アニール法（固相成長法）、また
はラピットサーマルアニール法（ＲＴＡ法）を適用することができる。レーザー
アニール法を用いる場合、前記半導体層の膜厚が厚ければレーザー照射時の熱容
量が増加して、基板に与えるダメージも増加するため、膜厚は薄い方が好ましい
。
【００５３】
また、前記半導体層を結晶化させる方法として、触媒を利用しても良い。触媒
元素の例としてはニッケル（Ｎｉ）が有効である。
【００５４】
このとき、水溶液をスピナーで基板を回転させて塗布するスピンコート法で触
媒元素を含有する層を形成する。そして、ファーネスアニール炉を用い、窒素雰
囲気中において５５０〜６００℃で１〜８時間の熱アニールを行う。以上の工程
により結晶質珪素膜から成る結晶質半導体層を得ることができる。
【００５５】
また、この触媒元素を除去する手段として、リン（Ｐ）によるゲッタリング作
用を利用する手段がある。このときは、Ｎｉを偏析させる領域にＰをドーピング
で添加する。Ｐでゲッタリングを良好に行う為には１．５×１０20atomic/cm3以
上が好ましい。リン（Ｐ）以外にも、アルゴン（Ａｒ）によるゲッタリング作用
を利用する手段を用いることが出来る。例えば、触媒元素を偏析させようとする
領域へ１×１０20atomic/cm3以上のアルゴン（Ａｒ）を添加する。前記アルゴン
（Ａｒ）を添加する手段としては、ドーピングによる加速注入のほか、前記領域
をアルゴン（Ａｒ）をスパッタガスとして用い、シリコンをスパッタ成膜して形
成する方法が挙げられる。前記アルゴン（Ａｒ）を添加する領域は、リン（Ｐ）
が含まれていてもよい。前記Ｎｉを偏析させる領域を形成した後、熱アニールす
ることで前記Ｎｉを偏析させる領域へ前記触媒元素をゲッタリングできる。
【００５６】
そして、結晶質半導体層上に、フォトリソグラフィーの技術を用いてレジスト
パターンを形成し、ドライエッチングによって結晶質半導体層を島状に分割し、
図２（Ｂ）に示すように島状半導体層404を形成する。島状半導体層404に対して
は、ＴＦＴのしきい値電圧（Ｖth）を制御する目的でｐ型を付与する不純物元素
を１×１０16〜５×１０17atomic/cm3程度の濃度で島状半導体層の全面に添加し
ても良い。
【００５７】
ゲート絶縁膜405はプラズマＣＶＤ法またはスパッタリング法を用い、膜厚を
４０〜１５０nmとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。本実施例としてプラズ
マＣＶＤ法やスパッタリング法を用いるとき、成膜前にＨ2雰囲気で半導体層表
面を処理すると、良好な特性が得られる。
【００５８】
そして、図２（Ｃ）に示す様に、ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するための
窒化タンタル膜４０６とタングステン膜４０７とを形成する。本実施例では、窒
化タンタルを３０nmの厚さに形成し、タングステンを３００〜４００nmの厚さに
形成する。窒化タンタル膜はスパッタリング法で形成し、ＴａのターゲットをＡ
ｒ及びＮ2でスパッタする。タングステン膜を形成する場合は、タングステンを
ターゲットとしたスパッタリング法で形成する。
【００５９】
次にレジストによるマスク５０１を形成し、ゲート電極を形成するための第１
のエッチング処理を行う。この処理を、図３を用いて示す。エッチング方法に限
定はないが、好適にはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズ
マ）エッチング法を用い、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2を混合し、０．５〜
２Pa、好ましくは１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電
力を投入してプラズマを生成して行う。基板側（試料ステージ）にも１００Wの
ＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。Ｃ
Ｆ4とＣｌ2を混合した場合にはタングステン膜及び窒化タンタル膜とも同程度に
エッチングされる。
【００６０】
上記エッチング条件では、レジストによるマスクの形状を適したものとするこ
とにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により窒化タンタル膜５０３及
びタングステン膜５０２の端部が１５〜４５°の角度となるテーパー形状となる
。ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％
程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。（図３（ａ））
【００６１】
次に第２のエッチング処理を行う。同様にＩＣＰエッチング法を用い、エッチ
ングガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2を混合して、１Paの圧力でコイル型の電極に５０
０WのＲＦ電力(13.56MHz)を供給し、プラズマを生成して行う。基板側（試料ス
テージ）には５０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、第１のエッチング処理に
比べ低い自己バイアス電圧を印加する。このような条件によりタングステン膜を
異方性エッチングすると同時に窒化タンタル膜５０４で覆われない領域５０５は
さらに２０〜５０nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。この後、
それより遅いエッチング速度で第１の導電層である窒化タンタル膜を異方性エッ
チングすれば、図３（Ｃ）で示される様な導電層が形成される。
【００６２】
本実施例では、ゲート電極材料として、窒化タンタルとタングステンを挙げた
が、図３（Ｂ）のような形状が形成されれば他の導電性材料でもよい。例えば、
Ｔａ、Ｍｏ、ＷＮ、結晶性シリコン、Ｔｉ、Ｎｂ、あるいは４Ａ〜６Ａ族の中か
ら、エッチレートの異なる適当な二種類の金属又は合金を使用してもよい。
【００６３】
そして、図３（Ｃ）で示される様に第一の不純物添加方法でＰを添加する。ド
ーピングの方法はイオンドープ法若しくはイオン注入法で行えば良い。本実施例
においては、ゲート絶縁膜の膜厚が９０nmとし、イオンドープ法の条件は、加速
電圧を８０kVとし、１．５×１０15atomic/cm2のドーズ量とする。すると、第一
の不純物領域５０６及び第二の不純物領域507が自己整合的に形成される。第一
の不純物領域506には２．０×１０18atomic/ｃｍ3程度のＰが添加される。第二
の不純物領域507には１．７×１０20atomic/cm3程度のＰが添加される。（図４
ｂ）。      
【００６４】
このように形成された、第一の不純物領域５０６はＬＤＤ領域であり、信頼性
を向上させることができる。ゲート絶縁膜の厚さ、及び第一の不純物領域におけ
るソース-ドレイン方向の長さによって、ＴＦＴが駆動する際の電界を緩和し、
且つ半導体層のキャリアの電子温度を下げる最適値があるので、濃度はそのＴＦ
Ｔに合わせて検討するべきである。
【００６５】
次いで、図４（ｃ）のようにｎチャネル型ＴＦＴを形成する島状半導体層は、
レジストマスクを形成し全面を被覆しておく。レジストは５００nmの厚さで形成
されていれば、不純物を添加する際、素子に到達する量は第一の不純物領域に添
加する量に比べ小さい。本実施例では、１０００nmの厚さで形成する。
【００６６】
そして、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する島状半導体層にソース領域およびドレ
イン領域とする高濃度ｐ型不純物領域を形成する。ここでは、ゲート電極マスク
としてｐ型を付与する不純物元素を添加し、自己整合的に高濃度ｐ型不純物領域
を形成する。ここで形成される不純物領域はジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオン
ドープ法で形成する。そして、ゲート電極と重ならない高濃度ｐ型不純物領域の
ボロン濃度は、３×１０20〜３×１０21atomic/cm3となるようにする。また、第
一のゲート電極と重なる不純物領域は、ゲート絶縁膜と第一のゲート電極を介し
て不純物元素が添加されるので、実質的に低濃度ｐ型不純物領域として形成され
、少なくとも１．５×１０19atomic/cm3以上の濃度とする。
【００６７】
この高濃度ｐ型不純物領域および低濃度ｐ型不純物領域には、前工程において
Ｐが添加されていて、高濃度ｐ型不純物領域には１×１０20〜１×１０21atomic
/cm3の濃度で、低濃度ｐ型不純物領域には１×１０16〜１×１０19atomic/cm3の
濃度で含有しているが、この工程で添加するボロン（Ｂ）の濃度をＰ濃度の１．
５〜３倍となるようにすることにより、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域および
ドレイン領域として機能するために何ら問題は生じなかった。
【００６８】
前記ＬＤＤ領域６０１が形成されたＴＦＴの断面を図５（a）に示す。図５は
簡略化の為、ｎチャネル型ＴＦＴと、ｐチャネル型ＴＦＴとを同じ図で示してい
る。その後、図５（ｂ）に示すように、スパッタリング法もしくはプラズマＣＶ
Ｄ法により、ゲート電極およびゲート絶縁膜上から第１の層間絶縁膜６０２を形
成する。第１の層間絶縁膜６０２は酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜、
またはこれらを組み合わせた積層膜で形成すれば良い。ここではプラズマＣＶＤ
で酸化窒化珪素膜を５００nm形成した。
【００６９】
その後、適当な濃度で添加されたｎ型もしくはｐ型を付与する不純物元素を活
性化する工程を行う。本実施例では５５０℃で４時間の熱処理を行ったが、基板
に耐熱性が無い場合、レーザーアニール法、またはＲＴＡ法を適用することがで
きる。
【００７０】
活性化の工程に続いて、雰囲気ガスを変化させ、３〜１００％の水素を含む雰
囲気中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行い、島状半導体層を水
素化する工程を行う。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマによ
り励起された水素を用いる）を行っても良い。
【００７１】
活性化および水素化の工程が終了したら、図５（ｃ）のように、有機材料から
なる第２の層間絶縁膜６０３を１．０〜２．０μmの平均厚を有して形成する。
有機材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、Ｂ
ＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を使用することができる。
【００７２】
このように、第２の層間絶縁膜６０３を有機材料で形成することにより、表面
を良好に平坦化させることができる。また、有機材料６０３は一般に誘電率が低
いので、寄生容量を低減することができる。しかし、吸湿性があり保護膜として
は適さないので、本実施例のように、第１の層間絶縁膜６０２として形成した酸
化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜などと組み合わせて用いると良い。
【００７３】
その後、スパッタリング法により、酸化珪素膜、窒化珪素膜もしくは酸化窒化
珪素膜を成膜し、第３の層間絶縁膜６０４を形成する。本実施例では、第３の層
間絶縁膜に窒化珪素膜を１００nm程度、形膜している。ターゲットはシリコンを
用い、成膜ガス及び流量は、Ｎ2：Ｈ2：Ｎ2Ｏ＝３１：５：４sccmとした。また
、成膜ガス圧力は０．４Pa、成膜電力はＲＦ電源で、半径１２inchの円型ターゲ
ットを用いて３kWとした。
【００７４】
前記成膜ガス及び流量についてＮ2Ｏ＝４sccmとしたが、水分もしくは酸素で
の劣化に対して成膜条件の範囲が充分広い場合、Ｎ2Ｏ流量を大きくするなどで
膜中の酸素の組成比を大きくし、透過率を上げることが好ましい。また、本実施
例では前記第３の層間絶縁膜を酸化窒化珪素膜で形成したが、発光材料に、水分
もしくは酸素で非常に劣化しやすいものを用いる場合には、酸化窒化珪素膜の代
わりに窒化珪素膜を用いることが好ましい。このときの成膜条件は、ターゲット
にはシリコンを用い、成膜ガス及び流量は、Ｎ２の流量を２０sccmとする。また
、成膜ガス圧力は０．８Pa、成膜電力はＲＦ電源で、半径１２inchの円型ターゲ
ットを用いて３kWとする。
【００７５】
その後、それぞれの島状半導体層に形成されたソース領域またはドレイン領域
に達するコンタクトホールを形成する。コンタクトホールの形成はドライエッチ
ング法により行う。この場合、エッチングガスをＣＦ4、Ｏ2として第３の層間絶
縁膜６０４をエッチングし、次いでエッチングガスにＣＦ4、Ｏ2、Ｈｅの混合ガ
スを用い有機材料から成る第２の層間絶縁膜６０３をまずエッチングする、その
後、続いてエッチングガスをＣＦ4、Ｏ2として第１の層間絶縁膜602をエッチン
グした後、ゲイト絶縁膜をエッチングする。
【００７６】
そして、導電性の金属膜をスパッタリング法や真空蒸着法で形成し、レジスト
マスクパターンを形成しエッチングによって、ソース配線及びドレイン配線６０
５を形成する。本実施例では、Ｔｉ膜を形成し、その上に窒化チタン膜を形成し
、さらにＡｌを形成し、さらにＴｉ膜またはタングステン膜を形成して４層構造
とし、全体を５００nmとした。
【００７７】
その後、透明導電膜６０６を全面に形成し、パターニング処理およびエッチン
グ処理により画素電極を形成する。画素電極は、有機材料から成る第２の層間絶
縁膜上に形成され、画素ＴＦＴのドレイン配線と重なる部分を設け電気的な接続
を形成している。
【００７８】
透明導電膜６０６の材料は、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）や酸化インジウム酸
化スズ合金（Ｉｎ2Ｏ3―ＳｎＯ2；ＩＴＯ）などをスパッタリング法や真空蒸着
法などを用いて形成して用いることができる。このような材料のエッチング処理
は塩酸系の溶液により行う。ＩＴＯを形成時、基板を室温としスパッタガスとし
て水素もしくは水を流すなどで結晶化させない場合には、エッチング処理をフッ
酸など酸系の溶液で行うことができる。この場合、後の工程で基板を１６０−３
００℃で一時間以上熱処理し、ＩＴＯを結晶化させ、透過率を上げることができ
る。
【００７９】
以上の工程により、発光装置を形成するためのＴＦＴ基板が完成する。
【実施例２】
【００８０】
本実施例では図１０を用いてプラスチック基板上にＴＦＴを形成する作製工程
について以下に説明する。
【００８１】
まず、有機物からなるプラスチック基板２０１を用意する。本実施例では、ポ
リイミドからなる基板２０１を用いる。このポリイミドからなる基板の耐熱温度
は約３９９℃であり、基板自体の色は透明ではなく、褐色である。次いで、基板
２０１上に下地絶縁膜２０２を形成する。この下地絶縁膜はプロセス温度がプラ
スチック基板が変形しない温度範囲、好ましくは３００℃を超えない温度範囲で
の成膜方法であれば特に限定されず、ここではスパッタリング法を用いて形成し
た。このスパッタリング法ではスパッタガスに水素を含まない雰囲気において成
膜するため、膜中水素量は５atomic％以下である。
【００８２】
次いで、非晶質半導体膜を形成し、レーザー照射により結晶化させて結晶質半
導体膜を形成する。非晶質半導体膜はプロセス温度がプラスチック基板が変形し
ない温度範囲、好ましくは３００℃を超えない温度範囲での成膜方法であれば特
に限定されず、ここではスパッタリング法を用いて形成した。次いで、結晶質半
導体膜を所望の形状にパターニングして半導体層２０３を形成する。
【００８３】
次いで、半導体層２０３を覆うゲート絶縁膜２０４を形成する。ゲート絶縁膜は
スパッタリング法を用いて成膜する（図１０（Ａ））。このときシリコンターゲ
ットをアルゴンと、酸素と、水素と、Ｎ2Ｏと、をスパッタガスとして用いてス
パッタすることにより成膜する。
【００８４】
次いで、ゲート電極２０５を形成する。（図１０（Ｂ））ゲート電極２０５と
しては、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、ま
たは前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。ま
た、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜を
用いてもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。
【００８５】
次いで、ゲート電極をマスクとしてゲート絶縁膜を自己整合的にエッチングし
てゲート絶縁膜２０６を形成するとともに、半導体層の一部を露呈させてから半
導体層の一部にｎ型を付与する不純物元素、ここではリンをドーピングして不純
物領域２０７を形成する（図１０（Ｃ））。このときｐチャネル型ＴＦＴにはレ
ジストを形成しておき、前記ｐ型を付与する不純物添加後に剥離する。
【００８６】
次いで、ゲート電極をマスクとしてゲート絶縁膜を自己整合的にエッチングして
ゲート絶縁膜を形成するとともに、半導体層の一部を露呈させてから半導体層の
一部にｐ型を付与する不純物元素、ここではボロンをドーピングして不純物領域
２０８を形成する（図１０（Ｄ））。このときｎチャネル型ＴＦＴにはレジスト
を形成しておき、前記ｐ型を付与する不純物添加後に剥離する。
【００８７】
本実施例ではゲート絶縁膜のエッチングを行った後にドーピングを行ったが、
ゲート電極を形成した後、ゲート絶縁膜を通過させてドーピングを行ってもよい
。この場合、不純物元素はゲート絶縁膜を通過し、ゲート電極をマスクとして自
己整合的にドーピングされる。
【００８８】
次いで、実施例１と同様、アクリルからなる層間絶縁膜２１０a、珪素を主成
分とする層間絶縁膜２１０ｂを形成する。このとき、基板温度は３００℃を超え
ることは無く、基板が変形することはない。
【００８９】
次いで、ソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成した
後、ソース領域に電気的に接続するソース配線２１１、ドレイン領域に電気的に
接続する画素電極２１２を形成する。
【００９０】
次いで、ＴＦＴ特性を向上させるために水素化処理を行う。この水素化として
は、水素雰囲気中での熱処理（３００℃、１時間）、あるいは低温でプラズマ水
素化を行う。
【００９１】
以上の作製工程により、有機物からなるプラスチック基板が変形しない温度範
囲、好ましくは３００℃以下のプロセス温度において、発光装置に用いられる、
プラスチック基板上に形成されたトップゲート型のＴＦＴが完成する（図１０（
Ｅ））。
【実施例３】
【００９２】
本実施例では、実施例１の半導体装置を用いてＥＬ（エレクトロルミネセンス
）表示装置を作製した例について説明する。なお、図６（Ａ）は本発明のＥＬ表
示装置の上面図であり、図６（Ｂ）はその断面図である。
【００９３】
図６（Ａ）において、４００１は基板、４００２は画素部、４００３はソース
側駆動回路、４００４はゲート側駆動回路であり、それぞれの駆動回路は配線４
００５を経てＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）４００６に至り、外部
機器へと接続される。
【００９４】
このとき、画素部４００２、ソース側駆動回路４００３及びゲート側駆動回路
４００４を囲むようにして第１シール材４１０１、カバー材４１０２、充填材４
１０３及び第２シール材４１０４が設けられている。
【００９５】
また、図６（Ｂ）は図６（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図に相当し、基板４
００１の上にソース側駆動回路４００３に含まれる駆動ＴＦＴ（但し、ここでは
ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴを図示している。）４２０１及び画素
部４００２に含まれる電流制御用ＴＦＴ（発光素子への電流を制御するＴＦＴ）
４２０２が形成されている。
【００９６】
本実施例では、駆動ＴＦＴ４２０１には図４のｐチャネル型ＴＦＴまたはｎチ
ャネル型ＴＦＴと同じ構造のＴＦＴが用いられ、電流制御用ＴＦＴ４２０２には
図４のｐチャネル型ＴＦＴと同じ構造のＴＦＴが用いられる。また、画素部４０
０２には電流制御用ＴＦＴ４２０２のゲートに接続された保持容量（図示せず）
が設けられる。
【００９７】
駆動ＴＦＴ４２０１及び画素ＴＦＴ４２０２の上には樹脂材料からなる層間絶
縁膜（平坦化膜）４３０１a及び、本発明の特徴である珪素及び窒素を主成分と
する層間絶縁膜４３０１ｂが形成され、その上に画素ＴＦＴ４２０２のドレイン
と電気的に接続する画素電極（陽極）４３０２が形成される。画素電極４３０２
としては仕事関数の大きい透明導電膜が用いられる。透明導電膜としては、酸化
インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、酸化
亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムを用いることができる。また、前記透明導
電膜にガリウムを添加したものを用いても良い。
【００９８】
そして、画素電極４３０２の上には絶縁膜４３０３が形成され、絶縁膜４３０
３は画素電極４３０２の上に開口部が形成されている。この開口部において、画
素電極４３０２の上にはＥＬ（エレクトロルミネッセンス）層４３０４が形成さ
れる。発光層４３０４は公知のＥＬ材料を用いる。ＥＬ材料には低分子系（モノ
マー系）材料と高分子系（ポリマー系）材料があるがどちらを用いても良い。ま
た、発光層は有機物と無機物の複合材料を用いてもよい。
【００９９】
発光層４３０４の形成方法は公知の蒸着技術もしくは塗布法技術を用いれば良
い。また、発光層の構造は正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層または
電子注入層を自由に組み合わせて積層構造または単層構造とすれば良い。
【０１００】
発光層４３０４の上には周期表の１族または２族に属する元素を含む導電膜（
代表的にはアルミニウム、銅もしくは銀に、アルカリ金属元素もしくはアルカリ
土類金属元素を含ませた導電膜）からなる陰極４３０５が形成される。また、陰
極４３０５と発光層４３０４の界面に存在する水分や酸素は極力排除しておくこ
とが望ましい。従って、真空中で両者を連続成膜するか、発光層４３０４を窒素
または希ガス雰囲気で形成し、酸素や水分に触れさせないまま陰極４３０５を形
成するといった工夫が必要である。本実施例ではマルチチャンバー方式（クラス
ターツール方式）の成膜装置を用いることで上述のような成膜を可能とする。
【０１０１】
そして陰極４３０５は４３０６で示される領域において配線４００５に電気的
に接続される。配線４００５は陰極４３０５に所定の電圧を与えるための配線で
あり、異方導電性フィルム４３０７を介してＦＰＣ４００６に電気的に接続され
る。
【０１０２】
以上のようにして、画素電極（陽極）４３０２、発光層４３０４及び陰極４３
０５からなる発光素子が形成される。この発光素子は、第１シール材４１０１及
び第１シール材４１０１によって基板４００１に貼り合わされたカバー材４１０
２で囲まれ、充填材４１０３により封入されている。
【０１０３】
カバー材４１０２としては、ガラス材、金属材（代表的にはステンレス材）、
セラミックス材、プラスチック材（プラスチックフィルムも含む）を用いること
ができる。プラスチック材としては、ＦＲＰ（Fiberglass Reinforced Plastics
）板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィルム、マイラーフィルム、ポリエ
ステルフィルムまたはアクリル樹脂フィルムを用いることができる。また、アル
ミニウムホイルをＰＶＦフィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造のシートを用
いることもできる。
【０１０４】
但し、発光素子からの光の放射方向がカバー材側に向かう場合にはカバー材は
透明でなければならない。その場合には、ガラス板、プラスチック板、ポリエス
テルフィルムまたはアクリルフィルムのような透明物質を用いる。
【０１０５】
また、充填材４１０３としては紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を用いること
ができ、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、アクリル、ポリイミド、エポキシ樹
脂、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）またはＥＶＡ（エチレンビ
ニルアセテート）を用いることができる。この充填材４１０３の内部に吸湿性物
質（好ましくは酸化バリウム）もしくは酸素を吸着しうる物質を設けておくと発
光素子の劣化を抑制できる。
【０１０６】
また、充填材４１０３の中にスペーサを含有させてもよい。このとき、スペー
サを酸化バリウムで形成すればスペーサ自体に吸湿性をもたせることが可能であ
る。また、スペーサを設けた場合、スペーサからの圧力を緩和するバッファ層と
して陰極４３０５上に樹脂膜を設けることも有効である。
【０１０７】
また、配線４００５は異方導電性フィルム４３０７を介してＦＰＣ４００６に
電気的に接続される。配線４００５は画素部４００２、ソース側駆動回路４００
３及びゲート側駆動回路４００４に送られる信号をＦＰＣ４００６に伝え、ＦＰ
Ｃ４００６により外部機器と電気的に接続される。
【０１０８】
また、本実施例では第１シール材４１０１の露呈部及びＦＰＣ４００６の一部
を覆うように第２シール材４１０４を設け、発光素子を徹底的に外気から遮断す
る構造となっている。こうして図６（Ｂ）の断面構造を有するＥＬ表示装置とな
る。
【０１０９】
ここで画素部のさらに詳細な断面構造を図７に、上面構造を図８（Ａ）に、回
路図を図８（Ｂ）に示す。図７、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）では共通の符号を用
いるので互いに参照すれば良い。
【０１１０】
図７において、基板４４０１上に設けられたスイッチング用ＴＦＴ４４０２は
図４のｎチャネル型ＴＦＴを用いて形成される。従って、構造の説明はｎチャネ
ル型ＴＦＴの説明を参照すれば良い。また、４４０３で示される配線は、スイッ
チング用ＴＦＴ４４０２のゲート電極４４０４ａ、４４０４ｂを電気的に接続す
るゲート配線である。
【０１１１】
なお、本実施例ではチャネル形成領域が二つ形成されるダブルゲート構造とし
ているが、チャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もしくは三つ
形成されるトリプルゲート構造であっても良い。
【０１１２】
また、スイッチング用ＴＦＴ４４０２のドレイン配線４４０５は電流制御用Ｔ
ＦＴ４４０６のゲート電極４４０７に電気的に接続されている。なお、電流制御
用ＴＦＴ４４０６は図４のｐチャネル型ＴＦＴ３０１を用いて形成される。従っ
て、構造の説明はｐチャネル型ＴＦＴ３０１の説明を参照すれば良い。なお、本
実施例ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプ
ルゲート構造であっても良い。
【０１１３】
スイッチング用ＴＦＴ４４０２及び電流制御用ＴＦＴ４４０６の上には第１パ
ッシベーション膜４４０８が設けられ、その上に樹脂からなる平坦化膜４４０９
ａが形成される。平坦化膜４４０９を用いてＴＦＴによる段差を平坦化すること
は非常に重要である。後に形成される発光層は非常に薄いため、段差が存在する
ことによって発光不良を起こす場合がある。従って、発光層をできるだけ平坦面
に形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化しておくことが望ましい。そ
して、樹脂からなる平坦化膜４４０９ａの上に、本発明の特徴である珪素及び窒
素を主成分とする層間絶縁膜４４０９ｂが形成されている。
【０１１４】
また、４４１０は透明導電膜からなる画素電極（発光素子の陽極）であり、電
流制御用ＴＦＴ４４０６のドレイン配線に電気的に接続される。透明導電膜とし
ては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化
合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムを用いることができる。また、
前記透明導電膜にガリウムを添加したものを用いても良い。
【０１１５】
画素電極４４１０の上には発光層４４１１が形成される。なお、図７では一画
素しか図示していないが、本実施例ではＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に
対応した発光層を作り分けている。また、本実施例では蒸着法により低分子系有
機ＥＬ材料を形成している。具体的には、正孔注入層として２０nm厚の銅フタロ
シアニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７０nm厚のトリス−８−
キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ3）膜を設けた積層構造としている。Ａ
ｌｑ3にキナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光色素を添加する
ことで発光色を制御することができる。
【０１１６】
但し、以上の例は発光層として用いることのできるＥＬ材料の一例であって、
これに限定する必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自
由に組み合わせて発光層（発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための
層）を形成すれば良い。例えば、本実施例では低分子系有機ＥＬ材料を発光層に
用いる例を示したが、高分子系有機ＥＬ材料を用いても良い。また、電荷輸送層
や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの
有機ＥＬ材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【０１１７】
次に、発光層４４１１の上には導電膜からなる陰極４４１２が設けられる。本
実施例の場合、導電膜としてアルミニウムとリチウムとの合金膜を用いる。勿論
、公知のＭｇＡｇ膜（マグネシウムと銀との合金膜）を用いても良い。陰極材料
としては、周期表の１族もしくは２族に属する元素からなる導電膜もしくはそれ
らの元素を添加した導電膜を用いれば良い。
【０１１８】
この陰極４４１２まで形成された時点で発光素子４４１３が完成する。なお、
ここでいう発光素子４４１３は、画素電極（陽極）４４１０、発光層４４１１及
び陰極４４１２で形成されたコンデンサを指す。
【０１１９】
次に、本実施例における画素の上面構造を図８（Ａ）を用いて説明する。スイ
ッチング用ＴＦＴ４４０２のソースはソース配線４４１５に接続され、ドレイン
はドレイン配線４４０５に接続される。また、ドレイン配線４４０５は電流制御
用ＴＦＴ４４０６のゲート電極４４０７に電気的に接続される。また、電流制御
用ＴＦＴ４４０６のソースは電流供給線４４１６に電気的に接続され、ドレイン
はドレイン配線４４１７に電気的に接続される。また、ドレイン配線４４１７は
点線で示される画素電極（陽極）４４１８に電気的に接続される。
【０１２０】
このとき、４４１９で示される領域には保持容量が形成される。保持容量４４
１９は、電流供給線４４１６と電気的に接続された半導体膜４４２０、ゲート絶
縁膜と同一層の絶縁膜（図示せず）及びゲート電極４４０７との間で形成される
。また、ゲート電極４４０７、第１層間絶縁膜と同一の層（図示せず）及び電流
供給線４４１６で形成される容量も保持容量として用いることが可能である。
【実施例４】
【０１２１】
本実施例では、実施例３とは異なる画素構造を有したＥＬ表示装置について説
明する。説明には図９を用いる。なお、図８と同一の符号が付してある部分につ
いては実施例３の説明を参照すれば良い。
【０１２２】
図９では電流制御用ＴＦＴ４５０１として図４のｎチャネル型ＴＦＴ３０２と
同一構造のＴＦＴを用いる。勿論、電流制御用ＴＦＴ４５０１のゲート電極４５
０２はスイッチング用ＴＦＴ４４０２のドレイン配線４４０５に電気的に接続さ
れている。また、電流制御用ＴＦＴ４５０１のドレイン配線４５０３は画素電極
４５０４に電気的に接続されている。
【０１２３】
本実施例では、導電膜からなる画素電極４５０４が発光素子の陰極として機能
する。具体的には、アルミニウムとリチウムとの合金膜を用いるが、周期表の１
族もしくは２族に属する元素からなる導電膜もしくはそれらの元素を添加した導
電膜を用いれば良い。
【０１２４】
画素電極４５０４の上には発光層４５０５が形成される。なお、図９では一画
素しか図示していないが、本実施例ではＧ（緑）に対応した発光層を蒸着法及び
塗布法（好ましくはスピンコーティング法）により形成している。具体的には、
電子注入層として２０nm厚のフッ化リチウム（ＬｉＦ）膜を設け、その上に発光
層として７０nm厚のＰＰＶ（ポリパラフェニレンビニレン）膜を設けた積層構造
としている。
【０１２５】
次に、発光層４５０５の上には透明導電膜からなる陽極４５０６が設けられる
。本実施例の場合、透明導電膜として酸化インジウムと酸化スズとの化合物もし
くは酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物からなる導電膜を用いる。
【０１２６】
この陽極４５０６まで形成された時点で発光素子４５０７が完成する。なお、
ここでいう発光素子４５０７は、画素電極（陰極）４５０４、発光層４５０５及
び陽極４５０６で形成されたコンデンサを指す。
【０１２７】
発光素子に加える電圧が１０Ｖ以上といった高電圧の場合には、電流制御用ＴＦ
Ｔ４５０１においてホットキャリア効果による劣化が顕在化してくる。このよう
な場合に、電流制御用ＴＦＴ４５０１として本発明の構造のｎチャネル型ＴＦＴ
を用いることは有効である。
【０１２８】
また、本実施例の電流制御用ＴＦＴ４５０１はゲート電極４５０２とＬＤＤ領
域４５０９との間にゲート容量と呼ばれる寄生容量を形成する。このゲート容量
を調節することで図８（Ａ）、（Ｂ）に示した保持容量４４１８と同等の機能を
持たせることも可能である。特に、ＥＬ表示装置をデジタル駆動方式で動作させ
る場合においては、保持容量のキャパシタンスがアナログ駆動方式で動作させる
場合よりも小さくて済むため、ゲート容量で保持容量を代用しうる。
【０１２９】
なお、発光素子に加える電圧が１０V以下、好ましくは５V以下となった場合、
上記ホットキャリア効果による劣化はさほど問題とならなくなるため、図９にお
いてＬＤＤ領域４５０９を省略した構造のｎチャネル型ＴＦＴを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】スパッタリング法で成膜された窒化珪素膜と窒化珪素膜との透過率を示す図。
【図２】本発明における発光素子に用いられる半導体装置の作製方法を説明する図。
【図３】本発明における発光素子に用いられる半導体装置の作製方法を説明する図。
【図４】本発明における発光素子に用いられる半導体装置の作製方法を説明する図。
【図５】本発明における発光素子に用いられる半導体装置の作製方法を説明する図。
【図６】本発明を用いたＥＬ表示装置を説明する図。
【図７】画素部の構造を説明する図。
【図８】画素部の構造を説明する図（Ａ）。及び回路図（Ｂ）。
【図９】画素部の構造を説明する図。
【図１０】本発明における発光素子に用いられる半導体装置の作製方法を説明する図。
【図１１】スパッタリング法で成膜された窒化珪素膜の吸湿ブロッキング効果の測定条件を説明する図。
【図１２】スパッタリング法で成膜された窒化珪素膜の吸湿ブロッキング効果を説明する図。
【図１３】スパッタリング法で成膜された窒化珪素膜のＬｉブロッキング効果を説明する図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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